WO2010002189A2 - 레이저 스캐닝 디스플레이 및 그의 빔 얼라이먼트 방법 - Google Patents

레이저 스캐닝 디스플레이 및 그의 빔 얼라이먼트 방법 Download PDF

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WO2010002189A2
WO2010002189A2 PCT/KR2009/003585 KR2009003585W WO2010002189A2 WO 2010002189 A2 WO2010002189 A2 WO 2010002189A2 KR 2009003585 W KR2009003585 W KR 2009003585W WO 2010002189 A2 WO2010002189 A2 WO 2010002189A2
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beam alignment
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이상근
이동욱
권재욱
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엘지전자(주)
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49895—Associating parts by use of aligning means [e.g., use of a drift pin or a "fixture"]

Definitions

  • the present invention relates to a display, and more particularly, to a laser scanning display comprising a micro scanning mirror and a method of beam alignment thereof.
  • a laser scanning display is a device that scans and displays light generated from a light source on a screen using a mirror, and scans light in a horizontal and vertical direction or in a vertical and horizontal direction, respectively.
  • MEMS mirrors have been used in consideration of miniaturization, high resolution, reliability, and material cost of the system.
  • micro-scanning mirrors currently in development operate at a resonance frequency based on the spring-damper characteristic of the hinge during horizontal scanning.
  • the resonant frequency is designed to coincide with the horizontal synchronizing frequency of the scanned screen.
  • the screen can be scanned by operating the micro scanning mirror in the vertical direction.
  • An object of the present invention is to provide a laser scanning display and its beam alignment method capable of performing beam alignment simply by adjusting the lens.
  • the beam alignment method of the laser scanning display according to the present invention comprises the steps of preparing a frame fixed to the light source, moving the lens in front of the light exit surface of the light source, fine adjustment of the lens in the air beam alignment is And confirming the completion of the beam alignment, and fixing the lens to the frame when the beam alignment is completed.
  • the laser scanning display according to the present invention is positioned in front of the frame, at least one light source fixed to the frame, and the light exit surface of the light source, and finely adjusted by an external adjusting device so that beam alignment is completed. It may comprise a lens having a holder detachable to the device, and a fixing portion for fixing the lens to the frame is completed beam alignment.
  • the frame may include a first hole formed in the first surface of the frame for mounting the light source, and a second hole formed in the second surface of the frame for mounting the lens.
  • the holder of the lens may protrude from a portion of the edge region of the lens.
  • the fixing portion may be at least one of an adhesive and a fixing screw, and the fixing portion may fix one or two regions of the edge of the lens to the frame.
  • the present invention is formed by protruding on a frame to which the light source, the color combining part, and the scanner are fixed, a lens positioned in front of the light exit surface of the light source, and converting the light of the light source in parallel, It may be configured to include a holder that is finely adjusted by an external force for beam alignment of the lens, and symmetrically formed on both sides of the lens facing the frame, and an adhesive for adhering the frame and the lens.
  • a laser scanning display 100 using a MEMS mirror scanner implements an image by scanning laser light onto a screen 200 using a scanner.
  • the laser scanning display 100 scans a laser beam from the first horizontal line to the last horizontal line to display one screen, and uses a scanning method of returning to the first line again to display the next screen.
  • the laser scanning display 100 performing this method includes an optical system 10 generating and outputting an image using laser light, and a scanner 30 displaying the image emitted from the optical system 10. And a scanner 30 that scans the image reflected through the mirror 20 to the screen 200 in the horizontal and vertical directions.
  • the optical system 10 includes a light source 11, a parallel light converting unit 12, and a color combining unit 13.
  • the light source 11 may be composed of red, green, and blue light sources 11a, 11b, and 11c, and the light source 11 may be a laser diode LD, in addition to the light emitting diode LED. May be
  • the parallel light converting unit 12 may be configured as a collimating lens 12 converting the light emitted from the light source 11 into parallel light.
  • the collimating lens 12 may be composed of first to third collimating lenses 12a, 12b, and 12c corresponding to the red, green, and blue light sources 11a, 11b, and 11c, respectively. Can be.
  • the red, green, and blue light converted into parallel light are combined by the color combining unit 13 into colors for realizing an image.
  • the light source 11, the parallel light converter 12, and the color combiner 13 need a beam alignment process.
  • the light source 11, the parallel light converting portion 12, and the color combining portion 13 constituting the optical system should be arranged to be beam alignment.
  • the red light source 11a and the first collimating lens 12a are first adjusted to be beam alignment to be fixed to the assembly 40, and the red light source 11a is fixed.
  • the assembly 40 including the first collimating lens 12a are secondly adjusted to be beam alignment and fixed to the frame.
  • any one of the red light source 11a and the first collimating lens 12a is fixed, and second, the first non-fixed one is adjusted first to be beam alignment, and then third, red
  • the assembly 40 including the light source 11a and the first collimating lens 12a may be secondly adjusted to be beam alignment.
  • the first collimating lens 12a is moved in position with three degrees of freedom to be beam alignment, and the first collimating lens 12a is By having three degrees of freedom for adjusting the angle, there are six degrees of freedom (if the first collimating lens 12a has symmetry with respect to the optical axis, it has five degrees of freedom).
  • the assembly 40 has six degrees of freedom in the process of aligning the assembly 40 itself with respect to the optical axis.
  • the assembly 40 including the red light source 11a and the first collimating lens 12a has a total of 12 degrees of freedom, and the assembly 40 requires three colors of red, green, and blue. In the end, you have 36 degrees of freedom.
  • the present invention may include a frame 300, a light source 110, a lens 120, a color combining unit 140, a mirror 150, and a scanner 30.
  • the frame 300 includes a first hole 301 formed in the first surface of the frame 300 for mounting the light source 110, and a frame 300 for mounting the lens 120. It may include a second hole 303 formed in the second surface of the).
  • the first surface of the frame 300 is perpendicular to the second surface of the frame 300.
  • a plurality of grooves may be formed in the frame 300 to mount the color combining unit 140, the mirror 150, the scanner 30, and the like.
  • the light source 110 includes a red light source 111, a green light source 112, and a blue light source 113, and is mounted to be fixed to the first hole 301 of the frame 300, respectively.
  • the lens 120 is positioned in front of the light exit surface of the light source 110 and has a holder 80 so that collimation and alignment may be performed at the same time.
  • the holder 80 may be attached to or detached from the external adjusting device 90 so that the beam alignment is completed by fine adjustment by the external adjusting device 90 as shown in FIG. 8.
  • the holder 80 may be formed to protrude from a portion of the edge region of the lens 120.
  • the lens 120 may have at least one contact protrusion 75 contacting the fixing part 71.
  • the contact protrusion 75 serves to help the lens 120 is firmly fixed to the frame 300 by the fixing part 71 as shown in FIGS. 9 to 11.
  • the contact protrusion 75 may be formed to protrude on a part of the edge region of the lens 120 facing the frame 300.
  • the lens 120 may be integrally formed with the holder 80.
  • the fixing unit 71 fixes the lens 120 on which the beam alignment is completed, to the frame 300.
  • the fixing part 71 may be an adhesive such as an ultraviolet curing agent or the like, as shown in FIGS. 9 and 10, may be a fixing screw as shown in FIG. 11, or both may be used.
  • the fixing part 71 may fix one region of the edge of the lens 120 to the frame 300, as shown in FIG. 300).
  • two regions of the edges of the lens 120 fixed to the frame 300 are preferably symmetrical to each other.
  • the color synthesizing unit 140 is fixed to the frame 300, serves to synthesize the light emitted from the light source 110, the scanner 30 is fixed to the frame 300, the color synthesizing unit ( And scans the light synthesized by the 140 on the screen.
  • the beam alignment method of this invention comprised is as follows.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a beam alignment method of a laser scanning display according to the present invention.
  • a frame having a plurality of holes is prepared as shown in FIG. 7, and a light source is fixed to the holes as shown in FIG. 8 (S100).
  • the chuck of the jig is used again to fine-tune the lens located in front of the light exit surface of the light source in the air (S104).
  • the external alignment measuring unit measures the beam alignment of the finely adjusted lens, and the external control unit checks whether the measured beam alignment is appropriate (S106).
  • the control unit stops fine adjustment of the lens by controlling the chuck of the jig.
  • the adhesive may be a one point bonding method in which one region of the edge of the lens is bonded, or a two point bonding method in which two regions of the edge of the lens are bonded.
  • the fixing screw formed on the frame is first moved to contact the fixing screw with a portion of the edge of the lens where beam alignment is completed, and then The fixing screw formed in the frame may be moved second to fix the lens.
  • FIG. 13 is another embodiment of a laser scanning display according to the present invention. As shown in FIG. 13, a lens unit 130 and a lens unit including a lens 120, a frame 300, a light source 110, and a color combining unit are illustrated. 140, the mirror 150, and the scanner 30 may be configured.
  • the frame 300, the first hole and the second hole is formed, the first hole is formed on the first surface of the frame 300 for mounting the light source 110, the second hole is a lens portion ( It may be formed on the second surface of the frame 300 for mounting of the 120.
  • the first surface of the frame 300 is perpendicular to the second surface.
  • the frame 300 may further include a groove, which may be formed on the third surface of the frame to mount the lens unit.
  • the third surface of the frame 300 may be a surface perpendicular to the first surface, parallel to the second surface, and facing each other.
  • the groove formed on the third surface of the frame 300 is the second seating portion 320 on which the upper end of the lens unit 120 is seated, as shown in FIG. 20, and the second groove formed on the second surface of the frame 300.
  • the hole may be a first seating part 310 on which a lower end of the lens unit 120 is seated.
  • the light source 110 includes a red light source 111, a green light source 112, and a blue light source 113, and is mounted to be fixed to the first hole of the frame 300, respectively.
  • the lens unit is composed of a lens holder 130 and a lens 120, the lens 120 is divided into first, second, third lenses 121, 122, 123, respectively corresponding to the first, first 2, in front of the third light source (111, 112, 113).
  • the lens unit is fixed to the frame 300 on one side of the light source, and has an alignment auxiliary shape for beam alignment of the light source 110.
  • the lens unit may include a lens holder 130 having an alignment auxiliary shape and a lens 120 coupled to the lens holder 130.
  • the lens holder 130 may include first and second contact parts 131 and 132 and a holding part 133.
  • the first contact portion 131 is an area in contact with the frame 300
  • the second contact portion 132 is an area in contact with the frame 300 is located at a position opposite to the first contact portion 131
  • the holding The unit 133 is an area that receives external force for beam alignment of the lens unit.
  • At least one of the first and second contact parts 131 and 132 may be fixed to the frame 300 by the adhesive 330 as shown in FIGS. 19 and 21.
  • the first contact portion 131 may be at least one protrusion protruding from the lower surface of the lens holder in a direction perpendicular to the optical axis of the light source 110, and the holding part 133 may be formed on the optical axis of the light source 110.
  • at least one protrusion may protrude on the upper surface of the lens holder 130 in a vertical direction.
  • the number of protrusions of the holding unit 133 may be greater than or equal to the number of protrusions of the first contact unit 131.
  • the second contact portion 132 may be formed to protrude above the side of the lens holder 130 in a horizontal direction with respect to the optical axis of the light source 110.
  • the second contact portion 132 may be formed adjacent to the holding portion 133.
  • the lens holder 130 may be integrally formed with the lens 120.
  • the present invention may further include a beam alignment device for finely moving and fixing the lens unit for beam alignment of the lens unit.
  • the beam alignment apparatus of the present invention may include a motor 51, a drive shaft 52, a plate 53, a measurement unit 54, and a support unit 55.
  • the motor 51 serves to generate power for the movement of the lens unit
  • the drive shaft 52 is driven by the motor 51
  • the plate 53 is connected to the drive shaft 52 to the lens of the lens unit In contact with the holder 130.
  • the measuring unit 54 serves to measure the coordinates of the plate 53
  • the support unit 55 may be positioned to face the plate 53, and may support horizontal and vertical portions of the lens unit.
  • the beam alignment process of the lens unit using the configured beam alignment apparatus is as follows.
  • the lens holder 130 of the lens unit is moved by the plate 53, the measuring unit 54 measures the coordinates of the plate 53, until the lens unit is completed beam alignment, the plate 53 Move it.
  • the support part 55 is made of an elastic body such as a spring, it is possible to fix the lens part is completed beam alignment.
  • the beam alignment apparatus may use a method using a screw or the like or a bonding method such as an UV bond in addition to the mechanical control method.
  • the color combining unit 140 combines the light of the red, green, and blue light sources 111, 112, and 113, and the scanner 30 combines the light synthesized by the color combining unit 140. By scanning and scanning on the screen it can serve to synthesize the image.
  • the light source 110 is fixed to the frame 300, and the lens 120 is fixed to the lens holder 130 to be aligned to one side of each light source 110. .
  • the light source 110 is fixed to the frame 300 and only the lens 120 fixed to the lens holder 130 is beam aligned with respect to the light source 110, the light source 110 and the lens 120 are beam aligned. With only 18 degrees of freedom in total, the time and equipment for beam alignment can be greatly reduced.
  • the present invention can simultaneously perform collimation and alignment for producing parallel light through beam alignment of the lens 120, thereby minimizing the degree of freedom in adjustment.
  • the degree of freedom of adjustment may be further minimized, and thus the degree of freedom of adjustment may be determined according to the characteristics of the light source 110 and the lens 120.
  • the lens 120 is coupled to the lens holder 130 to be fixed to the frame 300 on one side of the lens, and the lens holder 130 is configured to contact and bond to the frame 300.
  • the first contact portion 131 and the second contact portion 132 are formed, and the holding portion for holding and aligning the lens holder 130 by using a chuck of an external alignment means, that is, a jig or an actuator such as an actuator 133 may be provided.
  • the first contact portion 131 and the second contact portion 132 may be formed at positions facing each other to effectively contact and fix the frame 300.
  • an alignment auxiliary shape for aligning and fixing the lens 120 to the frame 300 may be formed directly on the lens 120.
  • the first contact portion 124 and the second contact portion 125 for fixing to the lens 120 itself may be formed, and the holding portion 126 for alignment may be formed with the lens 120. It can be molded together and produced.
  • the shape for aligning and fixing the lens 120 together with the lens 120 is integrally formed as described above, the shape may be simplified as shown in FIG. 16.
  • the lenses 121, 122, and 123 are aligned to the lens holder 130 in the frame 300 in which the light source 110 is fixed.
  • the beam alignment process may be performed in a precise beam alignment process by holding the holding part 133 of the lens holder 130 using the chuck of the beam alignment jig.
  • the rear surface of the frame 300 in the beam alignment is in a state as shown in FIG. 18. That is, the first contact portion 131 of the lens holder 130 is in a state aligned with the first seating portion 310 of the frame 300.
  • the first seating part 310 may be formed in a circular shape similar to the shape of the first contacting part 131, and since the alignment margin is required, the first seating part 310 may be larger than the first contacting part 131. Can be.
  • the lens holder 130 is primarily applied by applying an adhesive 330 to the first seating portion 310 as shown in FIG. 19. Can be fixed with
  • the front surface of the frame 300 in the beam alignment is in a state as shown in FIG. 20, wherein the second contact portion 132 of the lens holder 130 is positioned at the second seating portion 320 of the frame 300. It becomes a state.
  • the second seating part 320 may be wider or larger than the second contacting part 132 to secure the alignment margin.
  • the lens holder 130 may be fixed by applying the adhesive 330 to the second seating part 320.
  • the adhesive 330 may be a UV bond, which may be cured when irradiated with UV rays from the outside to firmly fix the lens holder 130, and thus the position of the lens 120 may be fixed. It can be.
  • a beam alignment device such as a screw may be installed in the frame 300 without using an external jig for beam alignment, and fine alignment may be performed.
  • the number of beam alignment devices may be added according to the degree of freedom of beam alignment, and when performing beam alignment using such a beam alignment device, an additional adhesive may not be required.
  • the light emitted from the light source 110 is converted into parallel light by the collimating lenses 121, 122, 123; 120, and the red, green, and blue light converted into the parallel light is the color synthesizing unit (In step 140, they are synthesized with each other and combined with colors for implementing an image.
  • the synthesized light is incident on the scanner 30 through the mirror 150, and the scanner 160 projects an image incident on an external screen to generate an image.
  • the scanner 30 has a mirror plate 31 formed thereon with a reflecting surface for reflecting an image generated using the above-described laser light, and the mirror plate 31 is placed outside the mirror plate 31.
  • the supporting outer frame 32 is located.
  • the mirror plate 31 is connected by the outer frame 32 and the first connecting portion 33 with respect to the rotation axis direction (first direction; X-X '), and is perpendicular to the first connecting portion 33. Is connected to the outer frame 32 by a second connector 34.
  • a gimbal 35 rotatable in the vertical direction (second direction; Y-Y ') with respect to the rotation axis direction X-X' of the mirror plate 31 is located outside the outer frame 32.
  • the gimbal 35 and the outer frame 32 are a pair of inner elastic bending structures 36 symmetrically positioned with respect to the mirror plate 31 in the rotation axis direction (first direction) of the mirror plate 31. Are connected to each other.
  • the gimbals 35 are connected to each other by a pair of outer elastic flexural structures 38 symmetrically positioned with respect to the gimbals 35 on the support 37.
  • the mirror plate 31 can be rotated in the first direction, and the gimbal 35 provided with the mirror plate 31 can be rotated in the second direction, so that the mirror plate 31 is vertically divided. Rotation is possible with respect to the direction.
  • the internal elastic flexural structure 36 and the external elastic flexural structure 38 provide a restoring torque when the scanner 30 is driven, and act as a rotation axis.
  • the outer frame 32 rotates about the inner elastic flexural structure 36, and the gimbal 35 rotates about the outer elastic flexural structure 38.
  • the mirror plate 31 of the scanner 30 is rotatable about two vertical directions, which can drive the scanner 30 in response to horizontal scan and vertical scan, respectively.
  • the scanner 30 scans in the left and right directions with respect to the axis in the first direction in the X-X 'direction, and then in the axis in the second direction in the Y-Y' direction. By moving in the vertical direction with respect to the image is formed.
  • the present invention has the following effects.
  • the light source of the laser scanning display according to the present invention is fixed to the frame, and if only the respective beams are beam aligned with respect to the light source, the beam alignment between the light source and the lens is achieved and thus has a total of 18 degrees of freedom, and the time and equipment for beam alignment are very high. Can be reduced.
  • collimation and alignment for producing parallel light of the lens can be performed at the same time, and in this case, it is not necessary to realign the light source and the lens assembly, thereby minimizing the degree of freedom of adjustment.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a laser scanning display according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view showing details of the laser scanning display of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an optical system configuration of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an image implementation by the optical system of FIG.
  • 5 is a schematic view showing the assembly of the light source and the lens
  • FIG. 6 is a plan view showing a laser scanning display according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view illustrating a frame structure in which holes are formed
  • FIG. 11 is a view showing a lens fixed by a fixing screw
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a beam alignment method of a laser scanning display according to the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view showing a laser scanning display according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows the lens holder of FIG. 13
  • 15 and 16 show an example of the lens shape of FIG.
  • 17 to 21 are views illustrating a process of beam alignment of a lens to a frame
  • FIG. 22 is a view illustrating a beam alignment apparatus for performing beam alignment of the lens unit of FIG. 13.
  • FIG. 22 is a view illustrating a beam alignment apparatus for performing beam alignment of the lens unit of FIG. 13.
  • 23 is a plan view showing an example of a scanner

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Abstract

마이크로 스캐닝 미러를 포함하는 레이저 스캐닝 디스플레이 및 그의 빔 얼라인먼트 방법에 관한 것으로, 프레임과, 프레임에 고정되는 적어도 하나의 광원과, 광원의 광 출사면 앞쪽에 위치하고, 외부의 조정장치에 의해 미세 조정되어 빔 얼라인먼트가 완료되도록, 외부의 조정장치에 착탈되는 홀더를 갖는 렌즈와, 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈를 프레임에 고정시키는 고정부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

레이저 스캐닝 디스플레이 및 그의 빔 얼라이먼트 방법
본 발명은 디스플레이에 관한 것으로 특히, 마이크로 스캐닝 미러를 포함하는 레이저 스캐닝 디스플레이 및 그의 빔 얼라인먼트 방법에 관한 것이다.
레이저 스캐닝 디스플레이(laser scanning display)는 미러를 이용하여 광원에서 발생된 광을 화면에 주사하여 디스플레이하는 장치로서, 광을 수평 및 수직 방향으로 또는 수직 및 수평 방향으로 각각 주사한다.
최근 시스템의 소형화, 고해상도, 신뢰성 향상 및 재료비를 고려하여 멤스(MEMS) 미러(mirror)를 이용하고 있다.
현재 개발중인 마이크로 스캐닝 미러는 수평 방향 주사시, 힌지(hinge)의 스프링-댐퍼(spring-damper) 특성에 의거한 공진 주파수(resonance frequency)에 맞추어 작동한다.
마이크로 스캐닝 미러를 공진 주파수로 구동시킴으로써 보다 적은 에너지로 많은 주사 각도를 구현할 수 있다. 이때, 공진 주파수는 주사되는 화면의 수평 동기 주파수와 일치하도록 설계된다. 또한, 수직 방향으로도 마이크로 스캐닝 미러를 작동하여 화면을 주사할 수 있다.
본 발명은 렌즈의 조정만으로 간단하게 빔 얼라인먼트를 수행할 수 있는 레이저 스캐닝 디스플레이 및 그의 빔 얼라인먼트 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법은 광원이 고정된 프레임(frame)을 준비하는 단계와, 렌즈를 광원의 광 출사면 앞쪽으로 이동시키는 단계와, 렌즈를 공중에서 미세 조정하여 빔 얼라이먼트가 완료되었는지를 확인하는 단계와, 빔 얼라이먼트가 완료되면 렌즈를 프레임에 고정하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이는 프레임과, 프레임에 고정되는 적어도 하나의 광원과, 광원의 광 출사면 앞쪽에 위치하고, 외부의 조정장치에 의해 미세 조정되어 빔 얼라인먼트가 완료되도록, 외부의 조정장치에 착탈되는 홀더를 갖는 렌즈와, 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈를 프레임에 고정시키는 고정부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 프레임은 광원의 장착을 위해 프레임의 제 1 면에 형성되는 제 1 홀과, 렌즈의 장착을 위해 프레임의 제 2 면에 형성되는 제 2 홀을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 렌즈의 홀더는 렌즈의 에지 영역 일부에 돌출되어 형성될 수 있다.
또한, 고정부는 접착제 및 고정 나사 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 고정부는 렌즈의 에지 중 한 영역 또는 두 영역을 프레임에 고정시킬 수 있다.
다음, 본 발명은 광원, 색합성부, 및 스캐너가 고정되는 프레임과, 광원의 광 출사면 앞쪽에 위치하여, 광원의 광을 평행하게 변환하는 렌즈와, 렌즈의 일측면에 돌출되어 형성되고, 렌즈의 빔 얼라인먼트를 위해 외부의 힘에 의해 미세 조정되는 홀더와, 프레임과 마주하는 렌즈의 양측면에 서로 대칭되어 형성되고, 프레임과 렌즈를 접착하는 접착제를 포함하여 구성될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, MEMS 미러 스캐너를 이용하는 레이저 스캐닝 디스플레이(100)는 스캐너를 이용하여, 레이저 광을 스크린(200)에 주사하여 이미지를 구현한다.
여기서, 레이저 스캐닝 디스플레이(100)는 레이저 광을 첫 번째 수평 라인에서 마지막 번째 수평 라인까지 주사하여 한 화면을 디스플레이하고, 다음 화면을 디스플레이하기 위해 다시 첫 번째 라인으로 돌아가는 스캐닝(Scanning) 방식을 이용한다.
이러한 방식을 수행하는 레이저 스캐닝 디스플레이(100)는, 도 2에서와 같이, 레이저 광을 이용하여 이미지를 생성하여 출사하는 광학계(10)와, 이 광학계(10)에서 출사된 이미지를 스캐너(30)로 반사시키는 미러(20)와, 이 미러(20)를 통해 반사된 이미지를 수평 및 수직 방향으로 스크린(200)에 주사하는 스캐너(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 광학계(10)는 도 3에서 도시하는 바와 같이, 광원(11)과, 평행광 변환부(12) 및 색합성부(13)를 포함하여 구성된다.
이때, 광원(11)은 적색, 녹색, 및 청색의 광원(11a, 11b, 11c)으로 이루어질 수 있으며, 이러한 광원은 레이저 다이오드(LD)가 이용될 수 있으며, 그 외에 발광 다이오드(LED)가 이용될 수도 있다.
그리고, 평행광 변환부(12)는 광원(11)으로부터 출사된 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(12)로 구성될 수 있다.
여기서, 콜리메이팅 렌즈(12)는 적색, 녹색, 및 청색의 광원(11a, 11b, 11c)에 각각 대응하는 제 1 내지 제 3 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(12a, 12b, 12c)로 구성될 수 있다.
이와 같이, 평행광으로 변환된 적색, 녹색, 및 청색 광은 색합성부(13)에 의해, 화상을 구현하기 위한 색상으로 서로 합성된다.
그런데, 이러한 광의 진행 과정에서, 광원(11), 평행광 변환부(12), 및 색합성부(13)는 빔 얼라인먼트 과정이 필요하다.
그 이유는 적색, 녹색, 및 청색인 3 가지 색상의 광원(11)을 사용하기 때문에 공정상의 공차가 발생하게 되고, 이러한 공차로 인하여, 도 4와 같이, 각 광원으로부터 생성된 이미지들은 서로 어긋나서 스크린에 구현되기 때문이다.
따라서, 광학계를 구성하는 광원(11), 평행광 변환부(12), 색합성부(13)는 빔 얼라인먼트가 되도록 배치되어야 한다.
일 예로서, 도 5와 같이, 먼저, 적색 광원(11a)과 제 1 콜리메이팅 렌즈(12a)를 빔 얼라인먼트가 되도록 1차적으로 조정하여 어셈블리(assembly)(40)에 고정시키고, 적색 광원(11a) 및 제 1 콜리메이팅 렌즈(12a)를 포함하는 어셈블리(40)를 다시 빔 얼라인먼트가 되도록 2차 조정하여 프레임에 고정한다.
즉, 빔 얼라인먼트 방법은 첫째, 적색 광원(11a)과 제 1 콜리메이팅 렌즈(12a) 중 어느 하나를 고정하고, 둘째, 고정되지 않은 다른 하나를 빔 얼라인먼트가 되도록 1차 조정한 다음, 셋째, 적색 광원(11a) 및 제 1 콜리메이팅 렌즈(12a)를 포함하는 어셈블리(40)를 빔 얼라인먼트가 되도록 2차 조정하여 수행될 수 있다.
여기서, 적색 광원(11a)이 어셈블리(40)에 먼저 고정된다면, 제 1 콜리메이팅 렌즈(12a)는 3가지 자유도를 가지고 위치 이동하여 빔 얼라인먼트가 되며, 또한, 제 1 콜리메이팅 렌즈(12a)는 각도 조절을 위한 3가지 자유도를 더 가지게 됨으로써, 총 6가지 자유도를 가지게 된다(만일, 제 1 콜리메이팅 렌즈(12a)가 광축에 대하여 대칭성을 가진다면 총 5가지 자유도를 가지게 된다.).
그리고, 어셈블리(40)는, 어셈블리(40) 그 자체를 광축에 대하여 얼라인먼트하는 과정에서 6가지 자유도를 가지게 된다.
따라서, 적색 광원(11a) 및 제 1 콜리메이팅 렌즈(12a)를 포함하는 어셈블리(40)는 총 12가지 자유도를 가지게 되고, 이러한 어셈블리(40)는 적색, 녹색, 및 청색의 3색이 필요하므로, 결국 36가지 자유도를 가지게 된다.
그러나, 36가지 자유도를 가지는 요소들을 빔 얼라인먼트하는 과정은 많은 시간과 장비가 소요될 수 있다.
따라서, 이하, 상기 자유도를 더 줄일 수 있는 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 프레임(300), 광원(110), 렌즈(120), 색합성부(140), 미러(150), 스캐너(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 프레임(300)은 도 7과 같이, 광원(110)의 장착을 위해 프레임(300)의 제 1 면에 형성되는 제 1 홀(301)과, 렌즈(120)의 장착을 위해 프레임(300)의 제 2 면에 형성되는 제 2 홀(303)을 포함할 수 있다.
이때, 프레임(300)의 제 1 면은 프레임(300)의 제 2 면에 대해 수직하다.
또한, 프레임(300)은 색합성부(140), 미러(150), 스캐너(30) 등을 장착할 수 있도록 다수의 홈이 형성될 수도 있다.
다음, 광원(110)은 적색 광원(111), 녹색 광원(112), 청색 광원(113)으로 구성되고, 각각 프레임(300)의 제 1 홀(301)에 고정되도록 장착된다.
이어, 렌즈(120)는 광원(110)의 광 출사면 앞쪽에 위치하고, 콜리메이션(collimation) 및 얼라인먼트(alignment)가 동시에 수행될 수 있도록, 홀더(holder)(80)를 갖는다.
여기서, 홀더(80)는 도 8과 같이, 외부의 조정장치(90)에 의해 미세 조정되어 빔 얼라인먼트가 완료되도록, 외부의 조정장치(90)에 착탈될 수 있다.
따라서, 홀더(80)는 렌즈(120)의 에지 영역 일부에 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 렌즈(120)는 고정부(71)와 접촉되는 적어도 하나의 접촉 돌기(75)를 가질 수 있다.
여기서, 접촉 돌기(75)는 도 9 내지 도 11과 같이, 렌즈(120)가 고정부(71)에 의해 프레임(300)에 단단히 고정되도록 도와주는 역할을 수행한다.
따라서, 접촉 돌기(75)는 프레임(300)과 마주보는 렌즈(120)의 에지 영역 일부에 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 접촉 돌기(75)는 도 10과 같이 한 개일 수도 있고, 도 9와 같이 두 개일 수도 있다.
경우에 따라, 렌즈(120)는 홀더(80)와 일체형으로 형성될 수도 있다.
이어, 고정부(71)는 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈(120)를 프레임(300)에 고정시키는 역할을 수행한다.
여기서, 고정부(71)는 도 9 및 도 10과 같이, 자외선 경화제 등과 같은 접착제일 수도 있고, 도 11과 같이 고정 나사일 수도 있으며, 두 가지를 모두 사용할 수도 있다.
즉, 고정부(71)는 도 10과 같이, 렌즈(120)의 에지 중 한 영역을 프레임(300)에 고정시킬 수 있고, 도 9와 같이, 렌즈(120)의 에지 중 두 영역을 프레임(300)에 고정시킬 수도 있다.
여기서, 도 9와 같이, 렌즈(120)의 에지 중 두 영역을 프레임(300)에 고정시키는 경우, 프레임(300)에 고정되는 렌즈(120)의 에지 중 두 영역은 서로 대칭인 것이 바람직하다.
다음, 색합성부(140)는 프레임(300)에 고정되고, 광원(110)으로부터 출사되는 광을 합성하는 역할을 수행하고, 스캐너(30)는 프레임(300)에 고정되고, 색합성부(140)에 의하여 합성된 광을 스캔하여 스크린에 주사하는 역할을 수행한다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 빔 얼라이먼트 방법은 다음과 같다.
도 12는 본 발명에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 도 7과 같이 다수의 홀을 갖는 프레임을 준비하고, 도 8과 같이, 홀에 광원을 고정한다.(S100)
이어, 도 8과 같이 지그(jig)의 척(chuck)을 이용하여, 렌즈의 에지 중 일부 영역을 집은(pick-up) 다음, 척에 의해 고정된 렌즈를 광원의 광 출사면 앞쪽으로 이동한다.(S102)
그리고, 다시 지그의 척을 이용하여, 광원의 광 출사면 앞쪽에 위치한 렌즈를 공중에서 미세 조정한다.(S104)
다음, 외부의 얼라인먼트 측정부는 미세 조정된 렌즈의 빔 얼라인먼트를 측정하고, 외부의 제어부는 측정된 빔 얼라인먼트가 적절한지를 확인한다.(S106)
이어, 외부의 제어부는 측정된 빔 얼라인먼트가 적절하다고 판단하면, 지그의 척을 제어하여 렌즈의 미세 조정을 멈춘다.
그리고, 렌즈의 빔 얼라이먼트가 완료되면, 도 9 및 도 10과 같이 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈의 에지 중 일부 영역과 프레임 사이에 접착제를 삽입한 다음, 접착제를 경화시켜 렌즈를 프레임에 고정시킨다.(S108)
여기서, 접착제는 렌즈의 에지 중 한 영역이 접착되는 1점 접착(1 point bonding) 방식이거나 또는 렌즈의 에지 중 두 영역이 접착되는 2점 접착(2 point bonding) 방식을 사용할 수 있다.
만일, 도 11과 같이, 고정 나사를 이용하여 렌즈를 프레임에 고정하는 경우, 먼저 프레임에 형성된 고정 나사를 1차 이동하여, 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈의 에지 중 일부 영역에 고정 나사를 접촉시키고, 다음 프레임에 형성된 고정 나사를 2차 이동하여, 렌즈를 고정시킬 수도 있다.
도 13은 본 발명에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이의 다른 실시예로서, 도 13과 같이, 렌즈홀더(130) 및 렌즈(120)를 포함하는 렌즈부, 프레임(300), 광원(110), 색합성부(140), 미러(150), 스캐너(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 프레임(300)은, 제 1 홀과 제 2 홀이 형성되는데, 제 1 홀은 광원(110)의 장착을 위해 프레임(300)의 제 1 면에 형성되고, 제 2 홀은 렌즈부(120)의 장착을 위해 프레임(300)의 제 2 면에 형성될 수 있다.
이때, 프레임(300)의 제 1 면은 제 2 면에 대해 수직하다.
그리고, 프레임(300)은 홈이 더 형성될 수 있는데, 홈은 렌즈부의 장착을 위해 프레임의 제 3 면에 형성될 수 있다.
여기서, 프레임(300)의 제 3 면은 제 1 면에 대해 수직하고, 제 2 면에 대해 평행하고 서로 마주보는 면일 수 있다.
프레임(300)의 제 3 면에 형성되는 홈은 도 20과 같이, 렌즈부(120)의 상단부가 안착되는 제 2 안착부(320)이고, 프레임(300)의 제 2 면에 형성되는 제 2 홀은 도 18과 같이, 렌즈부(120)의 하단부가 안착되는 제 1 안착부(310)일 수 있다.
이어, 광원(110)은 적색 광원(111), 녹색 광원(112), 청색 광원(113)으로 구성되고, 각각 프레임(300)의 제 1 홀에 고정되도록 장착된다.
다음, 렌즈부는 렌즈홀더(130) 및 렌즈(120)로 구성되고, 렌즈(120)는 제 1, 제 2, 제 3 렌즈(121, 122, 123)로 구분되며, 각각 대응하는 제 1, 제 2, 제 3 광원(111, 112, 113) 앞에 배치된다.
여기서, 렌즈부는 광원 일측의 프레임(300)에 고정되고, 광원(110)의 빔 얼라인먼트를 위한 얼라인먼트 보조 형상을 가진다.
즉, 렌즈부는 얼라인먼트 보조 형상이 형성된 렌즈 홀더(130)와, 렌즈 홀더(130)에 결합된 렌즈(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 렌즈 홀더(130)는, 도 14과 같이, 제 1, 제 2 접촉부(131, 132)와 홀딩부(133)로 구성될 수 있다.
여기서, 제 1 접촉부(131)는 프레임(300)과 접촉되는 영역이고, 제 2 접촉부(132)는 제 1 접촉부(131)에 대향하는 위치에 위치하여 프레임(300)과 접촉하는 영역이며, 홀딩부(133)는 렌즈부의 빔 얼라인먼트를 위해, 외부의 힘을 받는 영역이다.
이때, 제 1, 제 2 접촉부(131, 132) 중 적어도 어느 하나는 도 19 및 도 21와 같이, 접착제(330)에 의해 프레임(300)에 고정될 수 있다.
그리고, 제 1 접촉부(131)는 광원(110)의 광축에 대해, 수직한 방향으로 렌즈 홀더의 하면 위에 돌출되는 적어도 하나의 돌기일 수 있고, 홀딩부(133)는 광원(110)의 광축에 대해, 수직한 방향으로 렌즈 홀더(130)의 상면 위에 돌출되는 적어도 하나의 돌기일 수 있다.
여기서, 홀딩부(133)의 돌기 개수는 제 1 접촉부(131)의 돌기 개수보다 더 많거나 같을 수 있다.
또한, 제 2 접촉부(132)는 광원(110)의 광축에 대해, 수평한 방향으로 렌즈 홀더(130)의 측면 위에 돌출되도록 형성될 수 있다.
여기서, 제 2 접촉부(132)는 홀딩부(133)에 인접하여 형성될 수 있다.
이어, 렌즈 홀더(130)는 렌즈(120)와 일체로 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명은 렌즈부의 빔 얼라인먼트를 위해, 렌즈부를 미세이동 및 고정시키는 빔 얼라인먼트 장치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 빔 얼라인먼트 장치는, 도 22와 같이, 모터(51), 구동축(52), 플레이트(plate)(53), 측정부(54), 지지부(55)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 모터(51)는 렌즈부의 이동을 위한 동력을 발생시키는 역할을 수행하고, 구동축(52)는 모터(51)에 의해 구동되며, 플레이트(53)는 구동축(52)에 연결되어 렌즈부의 렌즈 홀더(130)에 접촉한다.
그리고, 측정부(54)는 플레이트(53)의 좌표를 측정하는 역할을 수행하고, 지지부(55)는 플레이트(53)에 대향하도록 위치하고, 렌즈부의 수평과 수직을 지지할 수 있다.
이와 같이, 구성되는 빔 얼라인먼트 장치를 이용하여 렌즈부의 빔 얼라인먼트 과정은 다음과 같다.
먼저, 모터(51)를 구동하면, 모터(51)에 의해 구동축(52)이 이동하고, 구동축(52)의 이동에 따라, 구동축(52)에 연결된 플레이트(53)가 이동한다.
이어, 렌즈부의 렌즈 홀더(130)는 플레이트(53)에 의해 이동되고, 측정부(54)는 플레이트(53)의 좌표를 측정하여, 렌즈부가 빔 얼라인먼트가 완료될 때까지, 플레이트(53)를 이동시킨다.
여기서, 지지부(55)는 스프링과 같은 탄성체로 이루어지므로, 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈부를 고정시킬 수 있다.
이와 같이, 빔 얼라인먼트 장치는 상기 기구적인 제어방식 이외에도, 스크류(screw)등을 이용한 방식이나, 자외선 본드(UV bond) 등과 같은 본딩 방식을 이용할 수도 있다.
한편, 색합성부(140)는 적색, 녹색, 및 청색 광원(111, 112, 113)의 광을 합성하는 역할을 수행하고, 스캐너(30)는 색합성부(140)에 의하여 합성된 광을 스캔하여 스크린에 주사함으로써 이미지를 합성하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 스캐닝 디스플레이는 광원(110)이 프레임(300)에 고정되고, 렌즈(120)는 렌즈 홀더(130)에 고정되어 각 광원(110)의 일측에 얼라인먼트가 되어 고정되게 된다.
여기서, 광원(110)이 프레임(300)에 고정시키고, 렌즈 홀더(130)에 고정된 렌즈(120)만을 광원(110)에 대하여 빔 얼라인먼트하면, 광원(110)과 렌즈(120)를 빔 얼라인먼트시키는데, 총 18가지 자유도만을 가지므로, 빔 얼라인먼트를 위한 시간과 장비가 매우 축소될 수 있다.
즉, 본 발명은 렌즈(120)의 빔 얼라인먼트를 통해, 평행광을 만들기 위한 collimation과 alignment을 동시에 수행할 수 있으므로, 조정 자유도를 최소화할 수 있다.
이때, 광원(110)과 렌즈(120)가 광축에 대한 대칭성이 있다면, 조정 자유도는 더 최소화될 수 있으므로, 조정 자유도는 광원(110)과 렌즈(120)의 특성에 따라 결정될 수 있다.
도 14에서 도시하는 바와 같이, 렌즈 홀더(130)에는 렌즈(120)가 결합되어 렌즈 일측의 프레임(300)에 고정되게 되는데, 이러한 렌즈 홀더(130)에는 프레임(300)에 접촉하여 본딩하기 위한 제 1 접촉부(131)와 제 2 접촉부(132)가 형성되고, 외부의 얼라인먼트 수단 즉, 지그 또는 액츄에이터와 같은 기구의 척(chuck)을 이용하여, 렌즈 홀더(130)를 잡아서 얼라인먼트하기 위한 홀딩부(133)가 구비될 수 있다.
이러한 제 1 접촉부(131)와 제 2 접촉부(132)는 프레임(300)에 효과적으로 접촉하여 고정되기 위하여 서로 대향하는 위치에 형성될 수 있다.
한편, 이러한 렌즈(120)를 프레임(300)에 얼라인먼트하여 고정하기 위한 얼라인먼트 보조 형상은 렌즈(120)에 직접 형성될 수도 있다.
즉, 도 8에서와 같이, 렌즈(120) 자체에 고정을 위한 제 1 접촉부(124)와 제 2 접촉부(125)가 형성될 수 있고, 얼라인먼트를 위한 홀딩부(126)가 렌즈(120)와 함께 성형되어 제작될 수 있다.
또한, 이와 같이 렌즈(120)와 함께 렌즈(120)를 얼라인먼트하여 고정하기 위한 형상이 일체로 형성되는 경우에는 도 16에서와 같이, 그 형상이 단순화될 수도 있다.
이하, 렌즈 홀더(130)를 이용하여 렌즈(120)를 얼라인먼트하여 고정 설치하는 과정을 설명한다. 상술한 바 있는 렌즈(120) 자체에 렌즈(120)를 얼라인먼트하여 고정 설치하기 위한 형상이 일체로 형성된 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
먼저, 도 17에서와 같이, 광원(110)이 고정 설치된 프레임(300)에 각 렌즈(121, 122, 123)가 렌즈 홀더(130)에 결합된 상태로 얼라인먼트된다. 이때, 이러한 빔 얼라인먼트 과정은 빔 얼라인먼트용 지그의 척을 이용하여 렌즈 홀더(130)의 홀딩부(133)를 잡은 상태로 정밀한 빔 얼라인먼트 과정이 이루어질 수 있다.
이와 같이 빔 얼라인먼트가 이루어진 상태의 프레임(300)의 후면은 도 18과 같은 상태가 된다. 즉, 렌즈 홀더(130)의 제 1 접촉부(131)는 프레임(300)의 제 1 안착부(310)에 얼라인먼트되어 위치하는 상태가 된다.
이때, 제 1 안착부(310)는 제 1 접촉부(131)의 형상과 유사하게 원형으로 형성될 수 있으며, 얼라인먼트 마진이 필요하므로 제 1 안착부(310)는 제 1 접촉부(131)보다 크게 형성될 수 있다.
이와 같이 제 1 안착부(310)에 제 1 접촉부(131)가 삽입된 상태에서, 도 19에서와 같이, 제 1 안착부(310)에 접착제(330)를 도포하여 렌즈 홀더(130)를 일차적으로 고정시킬 수 있다.
한편, 빔 얼라인먼트가 이루어진 상태의 프레임(300)의 전면은 도 20과 같은 상태가 되는데, 렌즈 홀더(130)의 제 2 접촉부(132)가 프레임(300)의 제 2 안착부(320)에 위치한 상태가 된다.
이때, 제 1 안착부(310)와 마찬가지로 얼라인먼트 마진의 확보를 위하여 제 2 안착부(320)는 제 2 접촉부(132)보다 넓거나 크게 형성될 수 있다.
이러한 상태에서, 도 21에서와 같이, 제 2 안착부(320)에 접착제(330)를 도포함으로써 렌즈 홀더(130)를 고정할 수 있는 것이다.
이때, 접착제(330)는 UV 본드가 이용될 수 있는데, 이는 외부에서 UV 광선을 조사할 경우에 경화되어 렌즈 홀더(130)를 견고하게 고정할 수 있고, 따라서 렌즈(120)의 위치가 고정될 수 있는 것이다.
이때, 경우에 따라, 빔 얼라인먼트를 위하여 외부의 지그를 이용하지 않고, 스크류와 같은 빔 얼라인먼트 장치를 프레임(300)에 설치하여 미세 정렬을 수행할 수도 있다. 빔 얼라인먼트의 자유도에 따라 빔 얼라인먼트 장치의 개수는 추가될 수 있으며, 이와 같은 빔 얼라인먼트 장치를 이용하여 빔 얼라인먼트를 수행할 경우에는 별도의 접착제가 필요 없을 수도 있다.
다시 도 13을 참고하여 스캐닝 디스플레이의 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 광원(110)에서 출사된 광은 콜리메이팅 렌즈(121, 122, 123; 120)에 의하여 평행광으로 변환되고, 이와 같이 평행광으로 변환된 적색, 녹색, 및 청색 광은 색합성부(140)에서 서로 합성되어 화상을 구현하기 위한 색상으로 합성된다.
이와 같이 합성된 광은 미러(150)를 거쳐서 스캐너(30)로 입사되며, 이 스캐너(160)는 외부 스크린에 입사된 이미지를 투사하여 화상을 만들어 내는 것이다.
한편, 스캐너(30)의 구체적인 일례는 도 23에서 도시되는 바와 같다. 즉, 스캐너(30)에는 상술한 레이저 광을 이용하여 생성된 이미지를 반사시키는 반사면이 형성된 미러 판(31)이 내측에 위치하고, 이 미러 판(31)의 외측에는 이 미러 판(31)을 지지하는 외부 프레임(32)이 위치한다.
이러한 미러 판(31)은 회전축 방향(제1방향; X - X')에 대하여 외부 프레임(32)과 제1연결부(33)에 의하여 연결되고, 이 제1연결부(33)에 대하여 수직인 방향에는 제2연결부(34)에 의하여 외부 프레임(32)과 연결된다.
또한, 이러한 외부 프레임(32)의 외곽에는 미러 판(31)의 회전축 방향(X - X')에 대하여 수직방향(제2방향; Y - Y')으로 회전가능한 짐벌(gimbal; 35)이 위치하고, 이 짐벌(35)과 외부 프레임(32)은 미러 판(31)의 회전축 방향(제1방향)에 미러 판(31)을 기준으로 대칭적으로 위치하는 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물(36)에 의하여 서로 연결된다.
한편, 짐벌(35)은 지지부(37)에 짐벌(35)을 기준으로 대칭적으로 위치하는 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물(38)에 의하여 서로 연결된다.
따라서, 이러한 미러 판(31)은 제1방향으로 회전이 가능하고, 또한 미러 판(31)이 설치된 짐벌(35)은 제2방향으로 회전이 가능하여, 결국 미러 판(31)은 수직인 두 방향에 대하여 회전이 가능한 구조이다.
이때, 내부 탄성 굴신 구조물(36)과 외부 탄성 굴신 구조물(38)은 스캐너(30)의 구동시 복원력 토크(torque)를 제공하며, 회전축으로서 작용한다.
즉, 외부 프레임(32)은 내부 탄성 굴신 구조물(36)을 축으로 하여 회전하며, 짐벌(35)은 외부 탄성 굴신 구조물(38)을 축으로 하여 회전한다.
각 축 방향의 운동은 짐벌(35) 구조에 의해 서로 영향을 주지 않게 되어 독립적인 제어가 가능하므로 2차원 평면 내에서 임의의 각도를 갖는 스캐너(30)를 구현할 수 있게 된다.
이와 같은 스캐너(30)를 이용하면 미러 판(31)의 미소 회동에 의하여 주사되므로, 매우 빠른 속도로 스위핑(sweeping) 하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 스캐너(30)의 미러 판(31)은 수직인 두 방향에 대하여 회전이 가능한 구조이며, 이는 각각 수평 주사 및 수직 주사에 대응하여 스캐너(30)를 구동할 수 있게 된다.
즉, 광학계(20)에서 합성된 이미지를 이용하여 스캐너(30)는 X - X' 방향의 제1방향의 축에 대하여 좌우 방향으로 주사하고, 이어 Y - Y' 방향의 제2방향의 축에 대하여 수직 방향으로 이동시킴으로써 화상을 이루게 된다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
본 발명에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이의 광원은 프레임에 고정되고, 각각의 렌즈만 광원에 대하여 빔 얼라인먼트하면 광원과 렌즈의 빔 얼라인먼트가 이루어지므로 총 18 자유도를 가지게 되며, 빔 얼라인먼트를 위한 시간과 장비가 매우 축소될 수 있다.
즉, 렌즈의 평행광을 만들기 위한 collimation과 alignment가 동시에 수행될 수 있고, 이러한 경우 광원과 렌즈 어셈블리를 다시 얼라인먼트할 필요가 없으므로 조정 자유도의 최소화를 달성할 수 있다.
이와 같이, 조정 자유도의 최소화에 의한 빔 얼라인먼트 시간 및 장비의 축소화의 장점이 극대화될 수 있고, 레이저 스캐닝 디스플레이의 부품 및 조정 자유도의 최소화를 달성할 수 있어, 조립성 및 양산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이를 보여주는 개략도
도 2는 도 1의 레이저 스캐닝 디스플레이의 세부를 보여주는 개략도
도 3은 도 2의 광학계 구성을 보여주는 개략도
도 4는 도 3의 광학계에 의한 화상 구현을 보여주는 개략도
도 5는 광원과 렌즈의 어셈블리를 보여주는 개략도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이를 보여주는 평면도
도 7은 홀이 형성된 프레임 구조를 보여주는 도면
도 8은 조정장치를 이용하여 프레임의 홀 내에서 렌즈를 미세조정하는 것을 보여주는 도면
도 9 및 도 10은 접착제에 의해 고정되는 렌즈를 보여주는 도면
도 11은 고정나사에 의해 고정되는 렌즈를 보여주는 도면
도 12는 본 발명에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 스캐닝 디스플레이를 보여주는 평면도
도 14는 도 13의 렌즈 홀더를 보여주는 도면
도 15 및 도 16은 도 13의 렌즈 형상의 일례를 보여주는 도면
도 17 내지 도 21은 프레임에 렌즈를 빔 얼라인먼트하는 과정을 보여주는 도면
도 22는 도 13의 렌즈부의 빔 얼라인먼트를 수행하는 빔 얼라인먼트 장치를 보여주는 도면
도 23은 스캐너의 일례를 보여주는 평면도

Claims (20)

  1. 광원 및 렌즈를 포함하는 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트(beam alignment) 방법에 있어서,
    상기 광원이 고정된 프레임(frame)을 준비하는 단계;
    상기 렌즈를 상기 광원의 광 출사면 앞쪽으로 이동시키는 단계;
    상기 렌즈를 공중에서 미세 조정하여, 상기 빔 얼라이먼트가 완료되었는지를 확인하는 단계; 그리고,
    상기 빔 얼라이먼트가 완료되면, 상기 렌즈를 상기 프레임에 고정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임을 준비하는 단계는,
    상기 다수의 홀을 갖는 프레임을 준비하는 단계;
    상기 홀에 광원을 고정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈를 상기 광원의 광 출사면 앞쪽으로 이동시키는 단계는,
    지그(jig)의 척(chuck)을 이용하여, 상기 렌즈의 에지 중 일부 영역을 집는(pick-up) 단계;
    상기 척에 의해 고정된 렌즈를 상기 광원의 광 출사면 앞쪽으로 이동하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 렌즈를 공중에서 미세 조정하여, 상기 빔 얼라이먼트가 완료되었는지를 확인하는 단계는,
    상기 지그의 척을 이용하여, 상기 광원의 광 출사면 앞쪽에 위치한 렌즈를 공중에서 미세 조정하는 단계;
    상기 미세 조정된 렌즈의 빔 얼라인먼트를 측정하는 단계;
    상기 측정된 빔 얼라인먼트가 적절한지를 확인하는 단계;
    상기 측정된 빔 얼라인먼트가 적절하면, 상기 렌즈의 미세 조정을 멈추는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈를 상기 프레임에 고정하는 단계는,
    상기 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈의 에지 중 일부 영역과 상기 프레임 사이에 접착제를 삽입하는 단계;
    상기 접착제를 경화시켜 상기 렌즈를 상기 프레임에 고정시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 접착제를 삽입하는 단계는,
    상기 렌즈의 에지 중 한 영역이 접착되는 1점 접착(1 point bonding) 방식이거나 또는 상기 렌즈의 에지 중 두 영역이 접착되는 2점 접착(2 point bonding) 방식인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈를 상기 프레임에 고정하는 단계는,
    상기 프레임에 형성된 고정 나사를 1차 이동하여, 상기 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈의 에지 중 일부 영역에 상기 고정 나사를 접촉시키는 단계;
    상기 프레임에 형성된 고정 나사를 2차 이동하여, 상기 렌즈를 고정시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이의 빔 얼라인먼트 방법.
  8. 프레임;
    상기 프레임에 고정되는 적어도 하나의 광원;
    상기 광원의 광 출사면 앞쪽에 위치하고, 외부의 조정장치에 의해 미세 조정되어 빔 얼라인먼트가 완료되도록, 상기 외부의 조정장치에 착탈되는 홀더를 갖는 렌즈; 그리고,
    상기 빔 얼라인먼트가 완료된 렌즈를 상기 프레임에 고정시키는 고정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 프레임은,
    상기 광원의 장착을 위해 상기 프레임의 제 1 면에 형성되는 제 1 홀;
    상기 렌즈의 장착을 위해 상기 프레임의 제 2 면에 형성되는 제 2 홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 면은 상기 제 2 면에 대해 수직한 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 렌즈의 홀더는 상기 렌즈의 에지 영역 일부에 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 프레임과 마주보는 상기 렌즈의 에지 영역 일부에 돌출되어 형성되고, 상기 고정부와 접촉되는 적어도 하나의 접촉 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 접촉 돌기는 하나 또는 둘인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 홀더와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  15. 제 8 항에 있어서, 상기 고정부는 접착제 및 고정 나사 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  16. 제 8 항에 있어서, 상기 고정부는 상기 렌즈의 에지 중 한 영역을 상기 프레임에 고정시키는 것을 특징으로 스캐닝 디스플레이.
  17. 제 8 항에 있어서, 상기 고정부는 상기 렌즈의 에지 중 두 영역을 상기 프레임에 고정시키는 것을 특징으로 스캐닝 디스플레이.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 프레임에 고정되는 상기 렌즈의 에지 중 두 영역은 서로 대칭인 것을 특징으로 스캐닝 디스플레이.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 프레임에 고정되고, 상기 광원으로부터 출사되는 광을 합성하는 색합성부;
    상기 프레임에 고정되고, 상기 색 합성부에 의하여 합성된 광을 스캔하여 스크린에 주사하는 스캐너를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
  20. 광원, 색합성부, 및 스캐너가 고정되는 프레임;
    상기 광원의 광 출사면 앞쪽에 위치하여, 상기 광원의 광을 평행하게 변환하는 렌즈;
    상기 렌즈의 일측면에 돌출되어 형성되고, 상기 렌즈의 빔 얼라인먼트를 위해 외부의 힘에 의해 미세 조정되는 홀더;
    상기 프레임과 마주하는 렌즈의 양측면에 서로 대칭되어 형성되고, 상기 프레임과 렌즈를 접착하는 접착제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9871634B2 (en) 2010-04-13 2018-01-16 Lg Electronics Inc. Method and apparatus of transmitting uplink signal

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103852850A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 建兴电子科技股份有限公司 对位方法与光学装置
JP6394134B2 (ja) * 2014-07-11 2018-09-26 船井電機株式会社 プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置
EP3190790A1 (de) * 2016-01-11 2017-07-12 Fisba AG Verfahren zur herstellung eines lichtmoduls, lichtmodul sowie verfahren zu betreiben eines lichtmoduls und computerprogramm-produkt
CN207067635U (zh) * 2017-07-05 2018-03-02 深圳市光峰光电技术有限公司 光学模组
CN110543067A (zh) * 2018-05-28 2019-12-06 秀育企业股份有限公司 用于投影光学组件的镜片固定座
US10551542B1 (en) 2018-12-11 2020-02-04 Corning Incorporated Light modules and devices incorporating light modules

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060029882A (ko) * 2004-10-04 2006-04-07 삼성전자주식회사 광주사장치용 콜리메이팅렌즈 조정 구조
KR20060039495A (ko) * 2004-11-03 2006-05-09 삼성전자주식회사 광주사장치의 광발생장치
KR20060085418A (ko) * 2005-01-24 2006-07-27 일진디스플레이(주) 액정셀과 투사렌즈 구조체 및 이를 이용한 영상 투사 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69327139T2 (de) * 1992-07-10 2000-04-06 Fujitsu Ltd Laserdiodenmodul
US5758950A (en) * 1996-03-05 1998-06-02 Ricoh Company, Ltd. Light source device for an image forming apparatus
JP2001264662A (ja) * 2000-03-16 2001-09-26 Fuji Photo Film Co Ltd カラーレーザディスプレイ
JP4095283B2 (ja) * 2000-12-06 2008-06-04 キヤノン株式会社 レーザ装置
US7301265B2 (en) * 2003-05-22 2007-11-27 Seiko Epson Corporation Light source unit, method of manufacturing light source unit, and projector
US20050168826A1 (en) * 2004-02-02 2005-08-04 Serguei Koulikov Method and apparatus for adjusting the path of an optical beam
US7226218B2 (en) * 2004-09-10 2007-06-05 Applied Optoelectronics, Inc. Method and apparatus for coupling a laser to a fiber in a two-lens laser system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060029882A (ko) * 2004-10-04 2006-04-07 삼성전자주식회사 광주사장치용 콜리메이팅렌즈 조정 구조
KR20060039495A (ko) * 2004-11-03 2006-05-09 삼성전자주식회사 광주사장치의 광발생장치
KR20060085418A (ko) * 2005-01-24 2006-07-27 일진디스플레이(주) 액정셀과 투사렌즈 구조체 및 이를 이용한 영상 투사 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9871634B2 (en) 2010-04-13 2018-01-16 Lg Electronics Inc. Method and apparatus of transmitting uplink signal

Also Published As

Publication number Publication date
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